高液限粘土作为路基填料的研究

高液限粘土作为路基填料的研究

郭抗美等:高液限粘土作为路基填料的研究?51?

高液限粘土作为路基填料的研究

郭抗美'刘春原

(1,北京科技大学土木与环境I程学院北京100083;2,河北工业大学土木学院)

摘要针对高液限粘土不能满足高等级公路路基填料的要求这一问题,通过一系列试验,研究

了其化学成分及物理力学指标.分析了高液限粘土掺入不同外掺剂加固土的加固机理,并确定了不同

外掺剂加固土的最佳配比.通过现场铺筑试验段的检验,最终筛选出最佳外掺剂及相应的配比.

关键词高液限粘土外掺剂加固土配比

1概述

路基作为公路路面及车辆荷载的承重结构物,必

须具有足够的强度,刚度和耐久性.为此,要求路基

填料应满足一定的物理化学特性.

沿海地区沉积的土体多为高液限粘土,淤泥土等

不良土体.其物理力学指标不能满足高等级公路路基

填料的要求.解决问题的途径是远距离调运符要求的

合填料,或对当地高液限粘土进行土质改良.填料远

距离调运不仅造成工程成本的大幅度增加,同时还会

延长施工工期.因此对当地高液限粘土进行土质改

良,实际上是解决沿海高等级公路路基填土最经济,

最直接的办法,也是目前交通行业亟待解决的重大科

技课题之一.

2研究思路

选取有代表性的高液限粘土,进行室内粒度成分

及物理,水理,力学性质指标的测定.分析各种外掺

剂加固土强度的形成机理及加固效果,筛选出适用于路基大面积填筑的几种外掺剂.通过不同外掺剂各种配比下的室内物理,力学试验,确定各种外掺剂的合理配比及击实标准.现场铺筑各种外掺剂合理配比下加固土试验段,确定相应的施工工艺,施工参数,并

检验其实际加固效果.最终确定出经济实用,稳定性强的外掺剂.

郭抗美,男,副教授,博士研究生.

3不同外掺剂加固土的室内试验研究…

3.1试验土样

试验采用河北省沧州地区高液限粘土,物理性

质,矿物成分如下.

(1)物理性质.天然含水量44.5%,液限

53.7%,塑性指数23.6%,稠度指标0.52.其颗粒

组成见表l.

表1高液限粘土的粒度成分表

(2)矿物成分.高液限粘土的矿物成分主要是

粘土矿物,氧化物,氢氧化物和各种难溶岩类(如碳

酸钙等).粘土矿物的颗粒微小,在电子显微镜下观

察到的形状为鳞片状或片状,经x射线分析证明其内部具有层状晶体构造.每l0o克高液限粘土的化学成分分析结果见表2.

表2高液限粘土的化学成分表

3.2外掺剂的选用

在参考大量文献及工程实例的基础上,结合河北

省沧州地区高液限粘土的工程地质特性,筛选确定了四种外掺剂进行对比研究:NCS(NewtypeofCompos. iteStabilizerforCohesiveSoil)固化剂,石灰,水泥,

粉煤灰.

态,说明预应力锚索加固设计方案是合理可行的.够,确保锚索能提供足够的抗拔力.

6结论

(1)三峡库区环境工程地质条件复杂多变,边

坡失稳原因各异,应明确边坡的环境工程地质条件,

对边坡失稳作出正确分析与判断,同时要确定好可能

的滑动面,方可采用安全,经济,合理的防治措施.

(2)进行预应力锚索加固设计时,应分析锚索

设计的影响因素,确定锚索设计的关键参数.既要为

坡体提供最大的抗滑力,又要防止群桩效应和应力集

中,并尽可能地降低锚索的工程造价,在锚固作用和

经济效益之间寻求最佳的平衡点.

(3)锚索加固公路边坡工期较短,安全可靠,

但锚索一定要穿过可能的滑动面,保证锚固长度足

参考文献:

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收稿日期:2007—02—08

?

52?全国中文核心期刊路基工程2008年第2期(总第137期) (1)NCS固化剂.NCS固化材料是针对全国各

气候区不同土质在干,湿状态下进行稳定加固的新型

系列建筑材料,具有工期短,造价低,路用性能好等

特点.系列产品可根据不同土质研制不同的NCS配

方,达到固化路基及路面结构层的作用.其吸水量较

生石灰高78%,较水泥高141%,能较好地改善高

液限粘土的压实条件.

(2)石灰.试验采用易县生产的含氧化钙

77.78%,氧化镁5.88%的一级镁质石灰.

(3)水泥.试验用水泥为32.5级矿渣硅酸盐

水泥.

(4)粉煤灰.粉煤灰是一种具有一定活性的工

业废渣,主要化学成分为钙,硅,铝及少量的镁和其

他物质.试验所用的粉煤灰是电厂排放的富含CaO和

SO粉煤灰,其主要化学成分及物理力学性能指标见

表3,表4.

表3粉煤灰化学成分表%

密度细度烧失量需水量比90d强度比

/(g?cm一)(450~m筛余)/%/%/%/%

2.3802.304.3495234

3.3不同外掺剂加固土配比试验研究

在对不同外掺剂的性能及其加固土的加固机理进

行调研,分析,论证的基础上,制备了四组试样,并

进行了相应的试验.A:固化剂NCS—IV4%;B:

石灰4%;C:水泥2%+石灰4%;D:粉煤灰